塑性测压试样校准的高精度加载技术研究10[1].09.21

《塑性测压试样校准的高精度加载技术研究10[1].09.21》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、塑性测压试样校准的高精度加载技术研究吉林大学张学成长春130025摘要：针对塑性测压法中铜柱试样校准精密加载问题，提出并论述了一种变臂比杠杆式高精度加载方法。阐述了变臂比杠杆式高精度加载的基本工作原理，它依据杠杆放大原理，依靠单块固定质量砝码重力，通过改变砝码在杠杆横梁上的位置进而改变杠杆放大比，达到对试样施加不同大小力值的目的；精确控制砝码的位置精度实现精确加载的目标；控制加载横梁的速度实现加载速度的控制。建立了铜柱试样校准加载的技术方法，进行了几何和力值误差分析计算。设计了加载装置的机械结构与控制方法，分析了加载装置的动态性能。这种基于变臂比杠杆放大原理的高精度加载技术用于塑性测压试样

2、校准具有高精度、高效率、宽范围和自动化的特点。关键词:武器系统，塑性测压法，静态校准，加载机传统火炮、枪械等武器的膛压测定，是检查火炮武器强度的重要技术指标，应用最广泛的膛压测定方法是塑性变形测压法，通常为铜柱测压法[1][2][6]。塑性变形测压法具有工作可靠、使用方便、成本低廉等突出的优点，一百多年来，一直是常规武器膛压检验的主要技术手段。铜柱测压法进行膛压测定的关键问题之一是对铜柱试样进行校准，虽然动态或准动态校准方法和技术成为人们研究的热点，但是静态校准仍是不可或缺的，静态力仍是力值计量中的比对基准。在我国静态校准的技术装置和水平基本上维持在上世纪五六十年代的状况，丞待提高。本文提

3、出并讨论一种精密加载技术，用于铜柱校准试验中施加精确载荷。它基于一种将对施加力的控制转换为对位移控制的变臂比杠杆式加载技术[3][5]，运用杠杆放大原理通过对砝码重力放大实现对试样施加载荷，但与传统杠杆放大加载装置不同，它采用单块固定质量的砝码，通过改变砝码在杠杆梁上的位置，进而改变杠杆放大比达到改变施加载荷大小的目的。从而将力值大小和加载速度转化为对位移的精确控制。改变砝码在杠杆梁上的位置可以改变对试样施加的力值大小，控制砝码在杠杆梁上的位置精度可以实现精确控制对试样施加的力值；控制加载横梁的移动速度可以控制加载速度；设计正确的几何与结构关系确保试样试验的几何要求。因而使加载装置对试样在

4、较大的力值范围内，实现加载的精度、速度的精确控制，并易于实现工作自动化。1、膛压塑性变形测压法的试样校准对加载要求与变臂比杠杆加载原理目前应用较多的膛压测量的静力学方法是使力作用到一个不动的物体上，并使它变形，依据变形量的大小来确定作用力的大小。常用的塑性变形法是铜柱测压法。作为承受所测压力而变形的物体，通常使用的是纯净的电解铜所制成的铜柱。为了测压的准确，必须对铜柱进行校准。静态校准的方法是对铜柱按照要求的加载方式施加准确的作用力后，测量铜柱的变形。可见对铜柱按照要求的加载方式施加准确的作用力是试样校准加载装置的基本要求。归纳来看，铜柱校准首先要求力值要准确；然后作用力线与铜柱轴线重合，

5、受力后铜柱上下底面应该是平行的；三要按照预定的时间加载和稳定保持。图1所示为一杠杆加载系统工作原理，它由1、2两套杠杆系统组成。杠杆系统1、2的横梁均处于水平状态，其支承和受力示于图中。其中W为可移动砝码的重力，W1为杠杆1中间铰支右侧的等效质量产生的重力，W2为杠杆1中间铰支左侧的等效质量产生的重力；W3为杠杆2中间铰支左侧的等效质量产生的重力，W4为杠杆2中间铰支右侧的等效质量（包含立杆质量）产生的重力；铜柱试样放置在一个矩形框架内，由一个横梁支承。矩形框架内上下各有一根立杆通过无摩擦铰链与杠杆1和杠杆2连接，两根立杆与铜柱轴线同轴。两根立杆分别对杠杆1和杠杆2施加作用力P1和P2。根

6、据杠杆的静力平衡原理[4]，得杠杆1的平衡方程式杠杆2的平衡方程式设对试样施加的作用力为P，则立杆的平衡方程式铜柱12图1杠杆加载原理图可见当杠杆质量、杠杆臂长确定后，对试样施加的作用力P与力臂L，即与移动砝码在横梁上的位置成正比。初始平衡条件：初始平衡时，解得可见通过调节砝码的位置可以保证杠杆的初始平衡。如果设初始状态时，解得杠杆1的力点在初始状态时的大小杠杆2的力点在初始状态时的大小杠杆2的配重配重最小值约为“杠杆1自重和移动砝码重力之和再减去初始状态时作用于框架上的作用力”的倍。初始状态时作用于框架上的作用力应为设备最小施加的最小载荷，一般可按额定载荷的1%计算。2几何误差分析为使铜

7、柱受力后上下底面平行，图1中的立杆应当在任何情况下始终处于铅垂状态，同时受力中心线应该与铜柱中心线一致。①图2受力后杠杆状态杠杆偏转引起的几何误差设各杆均为刚体，由于受力改变使杠杆偏离平衡位置一角度，见图2。如果使L2=L4，则因为杠杆1、2的横梁平行，因此立杆将保持铅垂状态，试样两个平面平行，没有理论误差。但是立杆会平移，立杆的两个铰支会上下移动。设杠杆转动角，上下位移检测值若设检测最大误差，则最大转角设上下承力点平移